【文章內(nèi)容簡介】 可視 CT 和 M R 立體圖形； 顯示器工作原理它采用一個(gè) XGA 級別的高分辨率 （1，024768 像素）投影儀將圖像投影到一個(gè)旋轉(zhuǎn)屏幕上，該 屏幕同光學(xué)投影器件和三組起轉(zhuǎn)向投影作用的平面 鏡一起，以 600rpm（現(xiàn)已達(dá)到 900rpm）的速度旋 轉(zhuǎn)。被投影的圖像實(shí)際上是呈放射狀的“圖像切片”， 由于視覺暫留，這些圖像切片快速連續(xù)地投影到三 維空間，從而在人眼中形成有真實(shí)立體感的三維圖 像。在 Perspecta 中，體素生成是在成像空間的固 定區(qū)域產(chǎn)生可見光的物理過程。在立體顯示系統(tǒng)中， 對應(yīng)每種成像空間的構(gòu)造方式，有很多種體素生成 方式。例如在旋轉(zhuǎn)面構(gòu)成成像空間中，有三種體素生 成方式：陰極射線轟擊投影面、電子束轟擊投影面和 光散射。Actuality 的發(fā)射面把投影儀投射過來的光 束散射開，這樣，體素似乎是從成像空間內(nèi)部的特殊 點(diǎn)發(fā)出的。而發(fā)射面旋轉(zhuǎn)得足夠快以致觀察者看不 到它的存在，所有顯示出來的只是投射的三維圖像， 如圖 6 所示。體素激活是指采用某種觸發(fā)方式將體素從休眠圖 9 空間 CT 掃描圖像圖 10 Perspecta Medical 的使用界面及同時(shí)在 Perspecta 中顯示的 CT 立體圖像的超聲波圖像和 3D 的光標(biāo)交互。但是，Perspecta 和 Perspecta M edical 目前還 沒有獲得美國 FDA 的許可，所以還沒有用于正式的 預(yù)防、診斷和疾病治療當(dāng)中。這種技術(shù)還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。目前，Per specta 顯示器只能顯示 8 種顏色，對比度和亮度都 還需要進(jìn)一步提高，而且目前還無法顯示完全不透 明的圖像。如果要顯示不透明圖像，對于單個(gè)使用 者，要使用頭部跟蹤器來確定觀察者的位置，然后對 圖像進(jìn)行消隱等處理。而對于多個(gè)使用者同時(shí)觀察 這將是不可能的，所以這種半透明的顯示方式限制 其一定的應(yīng)用范圍。雖然這種顯示器可以說是真正 意義上的三維立體顯示，但有限的顯示空間給顯示 效果帶來了諸多限制，只能用于顯示小范圍內(nèi)的個(gè) 別物體。當(dāng)然，在滿足顯示效果的前提下，盡量減少需要 處理的數(shù)據(jù)量也是必要的，這樣可以節(jié)省大量的資 源，用于提高其它顯示性能。日本日立高技術(shù)研究所 于 2005 年稱研制出了一種立體顯示設(shè)備，這種設(shè)備 同樣拋棄了二維顯示空間，采用旋轉(zhuǎn)屏幕營造三維 顯示空間，巧妙地利用了前面提到的現(xiàn)有的二維顯 示器實(shí)現(xiàn)立體感顯示的技術(shù)，可以說是體顯示和二 維顯示的混合物。因?yàn)椋@示的對象并不是每一 個(gè)點(diǎn)都具有 x、y、z 坐標(biāo)，我們看到的只是顯示對象 的外圍輪廓，也就是說顯示的圖像只包括被顯示物 體外圍輪廓的一部分信息，這就使得計(jì)算機(jī)在處理 圖像信息時(shí)數(shù)據(jù)量大大減少了。這種技術(shù)的出現(xiàn)，是 基于保證一定的視覺效果，減少數(shù)據(jù)處理量的想法。 這樣，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)起來更加容易，但是通常的 DICOM 屏幕顯示可觀看普通的二維切面、俯視和軸視圖；可點(diǎn)擊感興趣的區(qū)域 可以像二維屏幕一樣點(diǎn)擊觀看感興趣的區(qū)域；拖動(dòng)放大 放大感興趣的區(qū)域可以讓你近距離觀察；存“快照”好像是一個(gè)三維的印屏，你可以存儲(chǔ)和輸出圖 形，用于以后觀看和對以往的病歷進(jìn)行回顧。現(xiàn)在，Perspedta M edical 可以通過主機(jī)的硬盤 或 CD ROM 來輸出 DICOM 格式，文件限制為256256256，8bit 大小，很快將可實(shí)現(xiàn)對于 4D圖 11 Transpost 的光學(xué)流程圖圖 12 顯示屏的結(jié)構(gòu)這種顯示只能用于顯示不透明的、具有明顯外圍輪廓的固體對象。下面介紹 Transpost 系統(tǒng)。360176。可視。這里鏡子陣列中相鄰兩面小鏡子的中心距離要基本上與人眼的瞳距一致（大概 6cm 左右）， 這樣當(dāng)近距離觀察時(shí)，兩張相鄰的圖像，一張進(jìn)入左 眼，一張進(jìn)入右眼，利用雙目視差獲得立體視覺。Transpost 的硬件設(shè)計(jì)中利用兩次鏡面反射，避 免了圖像同步的問題，其中的關(guān)健技術(shù)就在于其特 殊的具有視角限制的顯示屏的設(shè)計(jì)上。為了避免相 鄰的圖像混疊干擾，保證人在任意角度只看到一幅 圖像，顯示屏采用了專門的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使得圖像從某 水平方向射過來又從該水平方向反射回去，在水平 方向上不會(huì)發(fā)散反射。而在垂直方向上采用特殊結(jié) 構(gòu)使其向各個(gè)角度散射開去，使得不同身高的人都 可以觀察到圖像。這種采用三層材料構(gòu)成的屏幕如 圖 12 所示，一個(gè)楔形的鏡子層、一個(gè)發(fā)散層和一個(gè) 專用濾波器層。其中楔形鏡子層指的是一排楔形的 鏡子，這層中兩面相鄰面向的鏡子間的角度為90176。，使得這層具有原方向回反射的特性，發(fā)散層產(chǎn) 生出垂直方向上的發(fā)散特性。把發(fā)散層粘到鏡子層 上，然后再將專用濾波器附著在發(fā)散層表面。使用專 用濾波器是因?yàn)樾ㄐ午R面產(chǎn)生原方向回反射的同時(shí) 也產(chǎn)生鏡面反射，其反射強(qiáng)度隨入射光線與鏡面之 間的夾角變化而變化（見圖 13），當(dāng)入射光線與垂直 鏡面方向的夾角大于 45176。時(shí)，鏡面反射效果明顯增 大，而鏡面反射發(fā)生作用時(shí)，從不同方向投射來的圖 像將會(huì)重疊。為了避免這個(gè)問題，必須有一個(gè)濾波 器，這里采用的是一般用在 PC 機(jī)和移動(dòng)電話上實(shí) 現(xiàn)遮蔽顯示的。這里的觀察角度有 177。24176。，這樣就 很大程度上減少了鏡面反射。 特點(diǎn)及應(yīng)用該研究技術(shù)可對固體對象 3D 圖像實(shí)現(xiàn) 360176。 Transpost 立體顯示器[12]顯示器結(jié)構(gòu)下面將描述分析顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，圖 11 給出了Transpost 方法的光學(xué)流程圖解，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單， 僅需要以下各個(gè)硬件單元：一個(gè)具有觀察視角限制的顯示屏；一個(gè)向屏幕投射圖像的投影儀；一個(gè)帶動(dòng)屏幕旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；一套鏡子陣列負(fù)責(zé)將投影儀投射來的圖像反 射到屏幕上；一臺(tái) PC 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和輸出圖像。 顯示器工作原理如圖 11 所示，投影儀安裝在系統(tǒng)的底部，面朝 上投影；在投影儀上方是屏幕和帶動(dòng)屏幕旋轉(zhuǎn)的電 機(jī)，安裝在一個(gè)懸在半空的中心軸上；最上面整個(gè)圓 柱體的蓋子內(nèi)側(cè)覆蓋有一面鏡子；圍繞著屏幕有一 圈 N 面梯形的小鏡子。為了顯示三維固體物體的360176?？梢晥D像，物體從 N 個(gè)方向的圖像分別由 N 個(gè)方向獲得并成像，然后合成為一幅圖像被投射到 頂部的反射鏡，這面鏡子將 N 幅圖像分別反射到相 應(yīng)的 N 面小鏡子上，然后它們再同時(shí)將 N 幅圖像投 射到旋轉(zhuǎn)屏幕上，屏幕以一定的速度旋轉(zhuǎn)，大概是20rps，這與一般視頻的幀頻相當(dāng)。由于屏幕有一個(gè) 有限的視角，圖像只在它射來的方向反射回去，所以 觀察者從某個(gè)方向觀察顯示系統(tǒng)時(shí)，只能看到面向 這個(gè)方向的物體景象，移動(dòng)一定角度進(jìn)入另一個(gè)視 角又看到另一個(gè)面向的物體景象，整個(gè)一圈實(shí)現(xiàn)圖 13 鏡面反射率和原方向回反射率圖 15 真三維空間映射圖像設(shè)備原理示意圖觀察，并能夠給出物體輪廓的恰當(dāng)遮擋效果。但是從某種意義上說，它可以看作是將幾個(gè)不 同角度的投影圖融合后在一個(gè)平面上顯示出來，用 在本身就是立體的屏幕上，遠(yuǎn)處觀察時(shí)利用了人眼 的運(yùn)動(dòng)視差，近處觀察時(shí)則還是利用雙目視差營造 立體感。有些地方稱這種顯示為多視角顯示（mul tiview），他們自己給它起了個(gè)名字叫 Transpost，意 思是傳送貼圖，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)對現(xiàn)場真實(shí)景物的 實(shí)時(shí)拍攝傳遞。由于還是利用雙目視差產(chǎn)生立體感，它同樣有 近處長時(shí)間觀察后帶來的眼部疲勞，導(dǎo)致身體不適、 頭暈甚至惡心的問題。前面兩種顯示器可以說是實(shí)現(xiàn)了三維立體顯 示